Лабораторная работа № 3. Изучение теплообменных устройств и методов их правильного выбора и эффективного использования

Время, отведённое на выполнение лабораторной работы, – 2 часа.

1. Цели и задачи лабораторной работы

1. Изучение конструкций и принципов действия различных теплообменных устройств.

2. Получение знаний и практических навыков для правильного выбора и использования различных теплообменных устройств.

2. Задание

1. Изучить приведенные ниже краткие теоретические сведения.

2. Научиться правильно выбирать и эксплуатировать теплообменные устройства, используя информацию из Интернета и элект­ронной базы данных о современной продукции и ее ведущих производителях и поставщиках, чтобы предотвращать возможные проблемы.

3. Ответить на контрольные вопросы.

4. Сдать на проверку преподавателю в электронном виде отчет об индивидуальной самостоятельной работе, описанной в пунктах 2 и 3.

5. Подготовить и защитить отчет о результатах работы.

3. Необходимое оборудование и приборы

Лабораторный стенд, электронная база данных о современной продукции и ее ведущих производителях и поставщиках, компьютер, Интернет.

4. Краткие теоретические сведения

4.1. Виды теплообменников

Теплообменник – это устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя теплоносителями, имеющими различные температуры.

Теплообменные аппараты очень распространены. В широком смысле слова к теплообменным относят все аппараты, в кото­рых осуществляется обмен теплотой между греющей и нагревае­мой средами.

Теплообменные аппараты бывают трех видов: рекуперативные (по­верх­ностные), регенератив­ные и смесительные. В рекуператорах движущиеся теплоносители разделены стенкой. В регенераторах горячий и холодный теплоносители контактируют с одной и той же поверхностью поочерёдно. Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдаётся при контакте с холодным.

К рекуперативным относится большинство используемых в промышленности теплообменников различных конструкций, в том числе:

- кожухотрубчатые (кожухотрубные) теплообменники;

- элементные (секционные) теплообменники;

- двухтрубные теплообменники вида «труба в трубе»;

- витые теплообменники;

- погружные теплообменники;

- оросительные теплообменники;

- ребристые теплообменники;

- спиральные теплообменники;

- пластинчатые теплообменники;

- пластинчато-ребристые теплообменники;

- графитовые теплообменники;

- миниканальные теплообменники.

Конструкция теплообменника зависит от условий для его работы. Есть теплообменники, в которых одновременно с теплообменом протекают смежные процессы, такие как фазовые превращения, например, конденсация, испарение, смешение. Поэтому имеют свои названия: конденсаторы, испарители, градирни, конденсаторы смешения.

4.2. Рекуперативные (поверхностные) теплообменники

Рекуперативный теплообменник – это теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, теплообмен происходит через стенку. При этом тепловой поток в каждой точке стенки сохраняет одно и то же направление. Если параметры теплоносителей на входах в теплообменник постоянны, то при ламинарных течениях внутри параметры теплоносителей будут независимы от времени. В этом случае процесс теплопередачи стационарный и такие теплообменники называют также стационарными, в противоположность, например, регенеративным теплообменникам.